JP2004033780A - Light irradiation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光照射器、より詳細には、歯科治療において、例えば、歯牙形成後の修復材として使用する光硬化性レジンを硬化させるための光重合用光照射器或いは口腔内を照明するための光照射器に関する。 The present invention relates to a light irradiator, and more particularly, to a light irradiation device for photopolymerization for curing a light-curable resin used as a restorative material after forming a tooth, or to illuminate an oral cavity in dental treatment. Light irradiator.
歯科治療においては、歯牙形成後の修復材として光重合レジンを用いるが、この光重合レジンは、例えば、歯牙の修復材として使用する場合に、歯牙の破損箇所へ接着した後、光を照射して硬化させ、硬化後、切削,研磨等を行って、元の歯牙と一体化させて破損前の歯牙を審美性を持たせて修復するものである。 In dental treatment, a light-cured resin is used as a restorative material after tooth formation.When this light-cured resin is used as a restorative material for teeth, for example, it is irradiated with light after bonding to a damaged portion of the tooth. After hardening, the hardened tooth is cut, polished, etc., integrated with the original tooth, and the unbroken tooth is restored with aesthetics.
図10は、従来の光重合用ハンドピースの一例を説明するための概略構成図で、図中、1は光源、2は光源1に電力を供給するリード線や本体部を冷却する冷却流体を通すチューブを内臓したホース、3は楕円反射ミラー、4はフィルタ、5は光源1からの光を集束して光導体6に導入するための集光レンズ、6は光導体(光ファイバ,石英,プラスチック等)、7は光導体6を冷却する流体(空気又は液体)を流す冷却流体流路、10はこれらによって構成される光重合用ハンドピースで、周知のように、光源1は楕円反射ミラー3の焦点位置にあり、該光源1からの光を楕円反射ミラー3で反射する。この反射光は、フィルタ4,集光レンズ5を通して光導体6内に導入され、該光導体6を通して伝送されて、光重合レジンに照射される。なお、フィルタ4は、光源1からの光のうち、光重合に必要な光波長成分の光のみ通過させるもので、例えば、478nmの波長成分の光を通過させる。
FIG. 10 is a schematic configuration diagram for explaining an example of a conventional photopolymerization handpiece. In the drawing, reference numeral 1 denotes a light source, 2 denotes a lead wire for supplying power to the light source 1, and a cooling fluid for cooling a main body. A hose containing a tube through which it passes, 3 is an elliptical reflection mirror, 4 is a filter, 5 is a condenser lens for converging light from the light source 1 and introducing the light into the light guide 6, 6 is a light guide (optical fiber, quartz, A cooling fluid flow path for flowing a fluid (air or liquid) for cooling the light guide 6; and a
前記光照射器は、単一の大出力の光源1を用い、該単一の光源1からの光を集光レンズ5を用いて効果的に光導体6内に導入できるようにしたものであるが、光源1の出力が大きいため、光導体6が熱損傷し、或いは、ハンドピース本体が過熱して使用困難になる等の問題があり、そのため、前述のように、冷却流体を流してハンドピース本体を冷却するようにしている。 The light irradiator uses a single high-power light source 1 and allows light from the single light source 1 to be effectively introduced into the light guide 6 using a condenser lens 5. However, since the output of the light source 1 is large, there is a problem that the light guide 6 is thermally damaged, or the handpiece body is overheated, which makes it difficult to use. The piece body is cooled.
上述のように、前記光重合用光照射器は、光源からの光をレンズを用いて集束して光導体内に導入するようにしているので、光源からの光を効果的に利用することができ、パワーアップを図ることができる。しかも、ハンドピース部に冷却流体を流して光導体を冷却するようにしているので、光導体が熱損傷を起こすようなことはなく、長期にわたって効率よく(光伝達ロスを生じることなく)使用することが可能となり、また、ハンドピース自体が熱くなるようなことがないものであるが、その反面、冷却流体を流さなければならず、装置が大型化し、更には、光源用のリード線や冷却流体のチューブを内蔵したホースを接続しなければならず、ハンドピース本体が重量化し、更には、該ホースがあるため操作性が悪い等の問題があった。 As described above, the light irradiator for photopolymerization focuses the light from the light source using the lens and introduces the light into the light guide, so that the light from the light source can be effectively used. , Power up. In addition, since the light guide is cooled by flowing a cooling fluid through the handpiece portion, the light guide does not suffer from thermal damage and is used efficiently (without light transmission loss) for a long period of time. Although the handpiece itself does not become hot, the cooling fluid must be flowed, which increases the size of the device, and furthermore, leads and cooling for the light source. A hose having a built-in fluid tube must be connected, and the handpiece body becomes heavy, and further, there is a problem that the operability is poor due to the presence of the hose.
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、特に、発熱が少なく、そのため、冷却手段を必要とせず、冷却流体を供給するためのホースを必要としないようにして、小型化,軽量化を可能とし、しかも、冷却ホースを必要としないことから、電源電池内蔵型式とすることができ、従って、操作性の良い光重合用の光照射器、更には、患者の口腔内を照射するのに好適な光照射器を提供することを目的としてなされたものである。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and in particular, has a small heat generation, and therefore does not require a cooling means, does not require a hose for supplying a cooling fluid, and has a reduced size. Since it can be reduced in weight and does not require a cooling hose, it can be of a type with a built-in power supply battery. Therefore, it is a light irradiator for photopolymerization with good operability, and further irradiates the oral cavity of a patient. The purpose of the present invention is to provide a light irradiator that is suitable for performing the above.
請求項1の発明は、多数のLEDが配設された基板と、該LEDを発光させるための電池電源を有し、前記多数のLEDが、その出射光を同一点に向けて照射するよう配列されている光照射器において、前記多数のLEDは、そのうちのいくつかのLEDの発光周波数が異なることを特徴としたものである。 The invention according to claim 1 includes a substrate on which a number of LEDs are provided, and a battery power supply for causing the LEDs to emit light, wherein the number of LEDs are arranged so as to irradiate the emitted light toward the same point. In the light irradiator described above, the plurality of LEDs are characterized in that some of the LEDs have different emission frequencies.
請求項2の発明は、LEDが配設された基板と、該LEDを発光させるための電池電源を有し、前記LEDが発生する出射光を被照射体に照射するようにした光照射器において、前記LEDは多数のLEDチップが同一の基板上にモジュール化されて配設され、そのうちのいくつかのLEDチップの発光周波数が異なることを特徴としたものである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a light irradiator having a substrate on which an LED is provided, and a battery power supply for causing the LED to emit light, and irradiating an object to be irradiated with emission light generated by the LED. The LED is characterized in that a number of LED chips are modularized and arranged on the same substrate, and some of the LED chips have different emission frequencies.
上述のように、本発明によると、発光周波数の異なるLEDを選択、組み合わせて配設することにより、或いは、発光周波数の異なるLEDチップを予め組み合わせたLEDを用いることにより、適度の周波数帯域とパワー特性を有するレジン重合用の光照射器を提供することができる。 As described above, according to the present invention, by selecting and combining LEDs having different emission frequencies, or by using LEDs in which LED chips having different emission frequencies are combined in advance, an appropriate frequency band and power can be obtained. A light irradiator for resin polymerization having characteristics can be provided.
図1は、光源としてLEDを用いた光重合ハンドピースの一例を説明するための全体概略構成図で、図中、10は光重合ハンドピース、11は握持部、12はヘッド部、13は電源スイッチ、14はLEDで、握持部11には、充電電池,照射パワー設定手段,照射時間設定用タイマ,照射終了警告手段(ブザー,パイロットランプ)等が設けられており、ヘッド部12には、多数の、好ましくは、青色の光を発光するLED14が設けられている。
FIG. 1 is an overall schematic configuration diagram for explaining an example of a light-cured handpiece using an LED as a light source. In the figure, 10 is a light-cured handpiece, 11 is a gripping unit, 12 is a head unit, and 13 is a head unit. The
図2は、へッド部12の一例を説明するための拡大断面図で、図中、14はLED、15はこれらのLED14を保持する基板で、16は透明の保護板、17はLED13の反射光もしくは漏れ光を検出するセンサ、好ましくは、フォトダイオードで、本発明においては、光源として多数のLED14が用いられ、これら多数のLED14が、平板又は円弧状もしくは楕円状に形成された基板15に取り付けられ、これら多数のLED14からの光が、前方に向けて好ましくは前方の略同一の点Pに向けて照射されるように取り付けられている。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view for explaining an example of the
図3は、前記LED基板を正面から見た図、図4は、図3に示したLED保持板15のIV−IV線断面図で、該LED保持基板15は平板状でもよいが、好ましくは、図示のように、球体又は楕円体15′の一部から形成されている。LED14は保持板15に直接取り付けてもよいが、図示のようにLED用の孔15a〜15d〜15nを設け、これらの孔を球体15′の略中心Pに向けて開口し、該孔15a〜15n内に所望数のLED14が挿通保持されるようにしておけば、各LED14から放射された光は点Pに向かい、該点Pで合成され、該点Pに大きな光エネルギーが生じ、この点Pを光重合レジンに合わせれば、該レジンを効果的に硬化することができる。なお、この場合、各LEDの発光面は、取付面に対して平行で、光放射方向が該取り付け面に対して垂直方向になるように取り付けられているものとする。
FIG. 3 is a view of the LED substrate as viewed from the front, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV of the
図5は、光源にLEDを用いた光重合ハンドピースの他の例を示す概略外観図で、この実施例は、原理的には、図1に示した例における透明の保護板16を取り外し、それに代わって、テーパ状のライトガイド18を設けたもので、このようにすると、各LED14から放射された光は、該テーパライトガイド18内を伝搬し、その先端より放射されるので、該テーパライトガイド18の光放射端を光重合レジンに近づけることにより、該レジンを硬化することができる。この例においても、勿論、握持部11(ヘッド部12)内には、図1の例で説明したバッテリー、その他が設けられており、前述のように、照射光のパワーや照射時間を調整したり、照射終了を知らせる警報を発生させる等の手段を有している。また、前記テーパライトガイドに代わって石英等の光導体を用いてもよい。
FIG. 5 is a schematic external view showing another example of a light-cured handpiece using an LED as a light source. In this embodiment, in principle, the transparent
図6は、上述のごとき光重合ハンドピースに内蔵のバッテリーを充電するのに適した充電器の一例を示す外観図で、該充電器20は、前記光重合のハンドピース10の握持部11に収脱自在に設けられたプラグ19が挿通されるコンセントが配設された装着口21を有し、該装着口21に光重合ハンドピース10の握持部11を挿入することによって充電できるようになっている。なお、22はパワーチェッカー、23はパワー表示で、光導体の先端より照射される光をパワーチェッカーで測定し、正常なパワーが照射されていなかった場合、フォトダイオード17にてLED14の反射光もしくは漏れ光を測定してLED14の光量不足か光導体の異常(端面の汚れ)かを判断する。
FIG. 6 is an external view showing an example of a charger suitable for charging a battery incorporated in the photopolymerized handpiece as described above. The
なお、以上には、LED14として、図7に示すような、単一のLEDチップ14′を有するLEDを想定して説明したが、該LED14は単一のLEDチップである必要はなく、例えば、図8に示すような多数個のLEDチップ14′を、その発光方向を略同一方向にしてベース基板14a上にモジュール化して設けたものでもよく、更には、図9に示すように、全てのLEDチップ14′を単一の基板15上にモジュール化し、このモジュール化したLEDチップ基板15を単一の発光源として用いるようにしてもよく、このようにすると、LEDの集積密度をより高めることができ、より強力な光を照射することができる。なお、図8に示したベース基板14aはヒートシンク14bを有し、その光照射面は、図示のように、平板状でもよいが、前述のように湾曲して各LEDチップ14′からの光が同一点を向くようにしてよく、又、図9に示した基板15は図2に示した基板15に相当するものであり、該基板15は図2に示したように湾曲しておくとよい。
In the above description, the
上述のように、多数のLEDを用い、これら多数のLEDからの光を合成して強力なパワーの光を得ることができるが、多数のLEDを用いた光照射器を、歯科治療における歯窩充填レジンを硬化するための光照射器として使用する場合、充填レジンの光吸収周波数(波長)にある程度の幅(例えば、430nm〜480nm)があるので、それに合わせて、発光周波数範囲を変えてやればよい。而して、個々のLEDの発光周波数は予め決まっているので、この光を利用して、本発明では発光周波数の異なるLEDを複数種用い、これらを適当に組み合わせて使用することにより、全体としての、発光周波数の範囲を広げることができ、また、その範囲内での発光パワー分布を変えることができるようにしたものである。 As described above, a large number of LEDs can be used, and light from these multiple LEDs can be combined to obtain light with a strong power. When used as a light irradiator for curing the filling resin, the light absorption frequency (wavelength) of the filling resin has a certain width (for example, 430 nm to 480 nm). Just fine. Since the light emission frequency of each LED is determined in advance, the light is utilized, and in the present invention, a plurality of kinds of LEDs having different light emission frequencies are used, and these are used in an appropriate combination, so that the whole is obtained. In this case, the range of the light emission frequency can be widened, and the light emission power distribution within the range can be changed.
現在、歯科用光重合性組成物(レジン1の硬化に適した波長は、例えば、430nmから480nmであり、このような帯域全てをカバーする光波長成分の光を発光するLEDがあれば、効率よくレジンの硬化を行うことができるが、実際には、このような広帯域幅をカバーするような波長成分の光を発生するLEDは存在しない。このような場合を想定して、多数のLEDのうちのいくつかを発光周波数の異なるLEDとし、すなわち、発光周波数の異なるLEDを複数種組み合わせて用いることにより、広帯域をカバーし、しかもパワー特性が当該レジンに合った光照射器を得ることができる。 At present, the wavelength suitable for curing the dental photopolymerizable composition (resin 1 is, for example, 430 nm to 480 nm, and if there is an LED that emits light of a light wavelength component covering all such bands, the efficiency is high. Although the resin can be cured well, there is actually no LED that generates light of a wavelength component covering such a wide bandwidth. Some of them are LEDs having different emission frequencies, that is, by using a plurality of LEDs having different emission frequencies in combination, it is possible to obtain a light irradiator that covers a wide band and has a power characteristic suitable for the resin. .
また、複数のLEDチップで各LEDを構成する場合は、各LED内のLEDチップに発光周波数の異なるLEDチップを用いることにより、前記と同様の作用効果、すなわち、広帯域をカバーし、しかも、パワー特性が当該レジンの光重合硬化に適合した光照射を行う光照射器を構成することも可能であり、更には、単一の基板に、多数個のLEDチップを設ける場合にも、各LED単位で、或いは、LEDチップ単位で発光周波数の異なる光を発生するようにすることもできる。 When each LED is composed of a plurality of LED chips, by using LED chips having different emission frequencies as the LED chips in each LED, the same operation and effect as described above, that is, covering a wide band, and It is also possible to configure a light irradiator that performs light irradiation whose characteristics are compatible with the photopolymerization and curing of the resin. Further, even when a large number of LED chips are provided on a single substrate, each LED unit can be used. Alternatively, it is also possible to generate light having different emission frequencies for each LED chip.
10…光重合ハンドピース、11…握持部、12…ヘッド部、13…電源スイッチ、14…LED、15…LED保持基板、16…保護ガラス板、17…フォトダイオード、18…テーパライトガイド、30…連結部。
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